ALSA框架介紹-音頻通路

1、ALSA框架介紹一一音質(zhì)通路陳金同2011-3-3內(nèi)容:1、簡(jiǎn)單介紹android音頻狀態(tài)與音頻通路、codec。2、通過(guò)ALSA的controls控制codec實(shí)現(xiàn)通路切換2.1、 control2.2、 widget2.3、 audio_map2.4、 通路切換2.5、 alsa_amixer1、簡(jiǎn)單介紹android音頻狀態(tài)與音頻通路、/“dec、聲卡注冊(cè)1.1、android音頻狀態(tài)與音頻通路Android的音頻通路管理主要是在A(yíng)udioPolicyManager中完成的，包括音量管理，音頻策略(strategy)管理，輸入輸出設(shè)備管理。Android音頻模式狀態(tài)圖:Android的音

2、頻模式狀態(tài)包括：NORMAL、IN_CALL、RINGTONE。AudioPolicyManager的mPhoneState成員變量記錄了當(dāng)前音頻模式狀態(tài)，在音頻通路切換時(shí)的設(shè)備選擇時(shí)會(huì)使用到。在這3種音頻模式狀態(tài)下一共有10種音頻數(shù)據(jù)流，定義如下：VOICE_CALL=0,SYSTEM=1,RING=2,MUSIC=3,ALARM=4,NOTIFICATION=5,BLUETOOTH_SCO=6,府嗑罐手機(jī)事業(yè)部ENFORCED_AUD舊LE=7,DTMF=8,TTS=9,Android把10種streamtype歸納為4種路由策略，getStrategy(stream_type)根據(jù)str

3、eam_type,返回對(duì)應(yīng)的routing_strategy值，也就是返回stream_type對(duì)應(yīng)的路由策略。AudioPolicyManager中有兩個(gè)成員變量：mAvailableOutputDevicesmAvailableInputDevices,他們記錄了當(dāng)前可用的輸入和輸出設(shè)備。getDeviceForStrategy()貝U結(jié)合routing_strategy、mPhoneState以及mAvailableOutputDevices或mAvailableInputDevices,返回可用的device。所以android設(shè)置音頻通路時(shí)會(huì)先根據(jù)getStrategy(stream

4、_type)getDeviceForStrategy()函數(shù)獲取相應(yīng)的輸出、輸入設(shè)備，然后通過(guò)函數(shù)調(diào)用到alsa_default.cpp中setOutputDevice(mHardwareOutput,newDevice)的s_route、s_open函數(shù)控制到底層。s_open函數(shù)用會(huì)調(diào)用deviceName(handle,devices,mode),這個(gè)函數(shù)會(huì)根據(jù)Devices的值來(lái)組合成字符串。然后通過(guò)snd_pcm_open獲取asound.conf中相應(yīng)的pcm配置里面的controls,并對(duì)調(diào)用到codec驅(qū)動(dòng)當(dāng)中對(duì)codec進(jìn)行配置。3例子：HEADSETMusic(NORMAL

5、)-STRATEGY_MEDIA-DEVICE_OUT_WIRED_-AndroidPlayback_Headset_normalRing(RINGTONE)-SONIFICATION-DEVICE_OUT_SPEAKERDEVICE_OUT_WIRED_HEADSET-AndroidPlayback_Speaker_Headset_ringtone4府叫手機(jī)事業(yè)部1.2、codecCodec中文譯名是編譯碼器，由英文編碼器（coder）和譯碼器（decoder）兩詞的詞頭組成的縮略語(yǔ)。指的是數(shù)字通信中具有編碼、譯碼功能的器件。Wm8900芯片內(nèi)部框圖:Auxacow豐IDlFVNE(3dWi

6、LLiotfsonWM軟MLJNPUT2UHPUT1RJNPUT1R1NPUH3VDDCFVDDLO1CUFVPOSCPGHDK3ITMAULMIDINTERFACE-xQld豈止曾CONTROLINTERFACEWm8900內(nèi)部包括有：ADC、DAC、OutputMixer、InputMixer、InputPGA、LINEOUT2、HPOUT等音頻輸入口：INPUT1、INPUT2、INPUT3、I2S_DAC音頻輸入口：HPOUT、LINEOUT1、LINEOUT2、I2S_ADCCodec輸入輸出選擇、音量控制、各個(gè)部分的power會(huì)都會(huì)通過(guò)control、widgets注冊(cè)到不同的li

7、st中供ALSA和用戶(hù)使用。k.路切換?？刂芻odec實(shí)2、通過(guò)ALSA的controls2.1 、controlCodec中會(huì)把一部分功能的設(shè)置信息，以control的形式通過(guò)snd_soc_add_controls函數(shù)添加到聲卡中，我們可以通過(guò)asound.conf去控制這些control。如：SOC_SINGLE(LeftInputPGASwitch,WM8900_REG_LINVOL,6,1,1),#defineSOC_SINGLE(xname,reg,shift,max,invert).iface=SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_MIXER,.name=xname,.inf

8、o=snd_soc_info_volsw,.get=snd_soc_get_volsw,.put=snd_soc_put_volsw,.private_value=SOC_SINGLE_VALUE(reg,shift,max,invert)(1) iface字段定義了control的類(lèi)型，形式為SNDRV_CTL_ELEM_IFACE_XXX，通常是MIXER(2) name是名稱(chēng)標(biāo)識(shí)字符串，control的名稱(chēng)非常重要，因?yàn)閏ontrol的作用由名稱(chēng)來(lái)區(qū)分。name定義的標(biāo)準(zhǔn)是“SOURCEDIRECTIONFUNCTION即源、方向、功能”。(3) info函數(shù)可以得到對(duì)應(yīng)control的

9、詳細(xì)信息。(4) get()函數(shù)用于得到control的目前值并返回用戶(hù)空間。(5) put()函數(shù)用于從用戶(hù)空間寫(xiě)入值，如果值被改變，該函數(shù)返回1,否則返回0;如果發(fā)生錯(cuò)誤，該函數(shù)返回錯(cuò)誤碼。(6) private_value保存了改control用于設(shè)置codec的詳細(xì)信息。這些也就是與codec直接相關(guān)的信息。reg表示寄存器地址；shift表示數(shù)據(jù)偏移量；max表示數(shù)據(jù)最大值；invert表示是否倒置。所有的control都是通過(guò)snd_soc_add_controls(codec,wm8900_snd_controls,ARRAY_SIZE(wm8900_snd_controls)函

10、數(shù)添加到聲卡中。Widget可以認(rèn)為是codec內(nèi)部各個(gè)部件，需要根據(jù)audio_map對(duì)應(yīng)的path來(lái)調(diào)用。Widget的管理和控制都是在soc-dapm.c中去實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)snd_soc_dapm_new_controls函數(shù)添力口至Ucodec-dapm_widgets中。SND_SOC_DAPM_PGA(LINEOUT1LPGA,WM8900_REG_POWER2,8,0,NULL,0),SND_SOC_DAPM_PGA會(huì)直接把widget對(duì)應(yīng)的信息添力睢Ucodec-dapm_widgets中，包括id、reg、shift、max等。id用來(lái)區(qū)分不同的widget類(lèi)型，不同的id控制

11、方式也不同。codec通過(guò)snd_soc_add_controls和wm8900_add_widgets兩個(gè)函數(shù)把來(lái)添加control、widgets到不同的list里。wm8900_add_widgets中除了把wm8900_dapm_widgets結(jié)構(gòu)體里面的所有widgets信息添力口至Ulist里，還通過(guò)snd_soc_dapm_add_routes函數(shù)把a(bǔ)udio_map里的信息添加到list里。2.3、 audio_map2.3.1 、audio_map介紹重點(diǎn)說(shuō)下audio_map,因?yàn)閍udio_map是一個(gè)幫助我們切換通路的很重要的部分。我們可以根據(jù)audio_map來(lái)控制c

12、odec實(shí)現(xiàn)通路而不用去了解codec具體內(nèi)部需要怎么配置寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。這樣就可以不用怎么去了解codec芯片。audio_map的類(lèi)型snd_soc_dapm_route定義為：structsnd_soc_dapm_routeconstchar*sink;constchar*control;constchar*source;可以理解為：目的地，控制條件，源頭。Codec的通路（連接方式）非常多，以WM8900為例舉個(gè)例子。從HP_L輸出（目的地sink）的信號(hào)可能來(lái)自MIC、DAC（源頭source）,而這個(gè)取決于codec的配置（控制條件control）。每個(gè)通路在codec內(nèi)部又被分

13、成了好幾個(gè)部分，也就是前面說(shuō)到的widgets,每個(gè)widget都可以做為一個(gè)數(shù)據(jù)流的源頭或者目的地。這些widgets可能的path都在audio_map羅列出來(lái)了。如下是WM8900一部分audio_map:/*Outputs*/LINEOUT1L,NULL,LINEOUT1LPGA,LINEOUT1LPGA,NULL,LeftOutputMixer,LINEOUT1R”,NULL,LINEOUT1RPGA,LINEOUT1RPGA,NULL,RightOutputMixer,LINEOUT2LPGA,NULL,LeftOutputMixer,LINEOUT2LP,Disabled,LIN

14、EOUT2LPGA,LINEOUT2LP,Enabled,LeftOutputMixer,LINEOUT2L,NULL,LINEOUT2LP,LINEOUT2RPGA,NULL,RightOutputMixer,LINEOUT2LP,Disabled,LINEOUT2RPGA,LINEOUT2LP,Enabled,RightOutputMixer,LINEOUT2R,NULL,LINEOUT2LP,LeftOutputMixer,LINPUT3BypassSwitch,LINPUT3,LeftOutputMixer,AUXBypassSwitch,AUX,LeftOutputMixer,Lef

15、tInputMixerSwitch,LeftInputMixer,LeftOutputMixer,RightInputMixerSwitch,RightInputMixer,LeftOutputMixer,DACLSwitch,DACL,RightOutputMixer,RINPUT3BypassSwitch,RINPUT3,RightOutputMixer,AUXBypassSwitch,AUX,RightOutputMixer,LeftInputMixerSwitch,LeftInputMixer,RightOutputMixer,RightInputMixerSwitch,RightIn

16、putMixer,RightOutputMixer,DACRSwitch,DACR,HeadphoneAmplifier,NULL,LINEOUT2LP,HeadphoneAmplifier,NULL,LINEOUT2LP,HP_L,NULL,HeadphoneAmplifier,HP_R,NULL,HeadphoneAmplifier,從audio_map中可以看出，對(duì)于LINEOUT2LP,可以是HeadphoneAmplifier的source,也可以是LeftOutputMixer的sink。對(duì)于每一個(gè)sink,都有可能有好幾個(gè)source,也就是codec中一個(gè)節(jié)點(diǎn)（widget）可

17、能有好幾個(gè)其他節(jié)點(diǎn)（widgets）可以連接到這個(gè)節(jié)點(diǎn)，如LeftOutputMixer在audio_map作為sink的情況包括：LeftOutputMixer,LINPUT3BypassSwitch,LINPUT3,LeftOutputMixer,AUXBypassSwitch,AUX,LeftOutputMixer,LeftInputMixerSwitch,LeftInputMixer,LeftOutputMixer,RightInputMixerSwitch,RightInputMixer,LeftOutputMixer,DACLSwitch,DACL,這個(gè)時(shí)候audio_map的co

18、ntrol就起了作用。目前我遇到的control只有三種情況，這個(gè)也是和widget的添加定義有關(guān)，也可以說(shuō)是與id有，不同id對(duì)應(yīng)path中的control不同：、NULL如：HeadphoneAmplifier,NULL,LINEOUT2LP,這個(gè)時(shí)候這個(gè)只要LINEOUT2LP作為sink時(shí)的path以及HeadphoneAmplifier作為source時(shí)的path是連接的狀態(tài)，那么這個(gè)path就自動(dòng)連接起來(lái)。也就是ALSA中會(huì)先判斷當(dāng)前path的下游path和上游path是否已經(jīng)連接。所以，在設(shè)置通路時(shí)，有這寫(xiě)path是要在所有path都連通的狀態(tài)下才會(huì)全部都自動(dòng)連接。具體實(shí)現(xiàn)如果想

19、了解可以看soc-dapm.c中的staticintdapm_power_widgets(structsnd_soc_codec*codec,intevent)函數(shù)。（2）、字符串，source與switch組合而成。如：LeftOutputMixer,DACLSwitch,DACL,Ihk.1011對(duì)于這中情況，在audio_map添加到list里時(shí)會(huì)處理成新的control添加到ALSA中，我們可以通過(guò)alsa_amixer命令看到這個(gè)control的存在：numid=58,iface=MIXER,name=LeftOutputMixerDACLSwitch控制這個(gè)control時(shí)參數(shù)填入

20、on或者off就可以打開(kāi)和關(guān)閉這個(gè)path。(3)、字符串，與source的字符串沒(méi)有關(guān)系。如:LINEOUT2LP,Enabled,LeftOutputMixer,那么這個(gè)時(shí)候只有當(dāng)LINEOUT2LP對(duì)應(yīng)的control命令設(shè)置為Enabled,這樣兩個(gè)widgets就連接起來(lái)了。所以我們要配置codec通路，實(shí)際上就是要根據(jù)每個(gè)codec的audio_map來(lái)控制ALSAcontrols瑞芯微電子2.4、通路切換播放音樂(lè)通路路徑圖:1uFHLVNEGVPOSCFB1CFB2LINE0UT2L產(chǎn):-IL471FHPINLHDLHPGNDHPRHPINR二=0.47uFLINEOUT1RIA

21、DCREFDACREFDCVDDDBVDDCPVDDHICPVD口947Bt&Hi3fiUNEOUT2R1OuF10uF-15Id-CPGNDO-15R/日LEFTMIXEnLINE0UT1LADCCUGITALFILTERS/OLUhtEtIGI1AL、一339SIMS-15E-WEChargePumpRIGHTMKER-IT-1-s5jiDIGITALAUDIOINTERFACECONTROLINTERFACE1DAC-OUTMIXER-LINEOUT2-HPOUT要配置WM8900到播放音樂(lè)通路，那么我們就要知道WM8900播放音樂(lè)是的輸入口和輸出口。播放音樂(lè)使用的是I2S信號(hào)，所以輸入

22、口就是I2S的DAC,從芯片配合SDK電路我們可以知道輸出口是HP_L與HP_R。(1)、先看DACL,從audio_map中我們可以看出。以DACL為源頭的path只有LeftOutputMixer。LeftOutputMixer,DACLSwitch,DACL,12(2)、LeftOutputMixer作為源頭，可以與之相連的widgets有一下三個(gè):LINEOUT1LPGA,NULL,LeftOutputMixer,LINEOUT2LPGA,NULL,LeftOutputMixer,LINEOUT2LP,Enabled,LeftOutputMixer,即可以至ULINEOUT1LPGA、

23、LINEOUT2LPGA、LINEOUT2LP只能通過(guò)(3)、同時(shí)，從audio_map中的下面列出的部分我們可以知道，要到HP_LLINEOUT2LP。HeadphoneAmplifier,NULL,LINEOUT2LP,HeadphoneAmplifier,NULL,LINEOUT2LP,HP_L,NULL,HeadphoneAmplifier,HP_R,NULL,HeadphoneAmplifier,(4)、所以播放音樂(lè)的路徑就確認(rèn)了：DACL-LeftOutputMixer-LINEOUT2LP-HeadphoneAmplifier-HP_L(5)、路徑的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，只有兩個(gè)path需

24、要設(shè)置：LINEOUT2LP,Enabled,LeftOutputMixer,LeftOutputMixer,DACLSwitch,DACL,所以這部分在asound.conf中對(duì)應(yīng)的控制：nameLINEOUT2LPvalueEnablednameLeftOutputMixerDACLSwitchvalueon13nameRightOutputMixerDACRSwitchvalueon(6)、音量等的設(shè)置。通過(guò)前面幾個(gè)步驟，codec的路徑就已經(jīng)打通了，但是可能某些widgets初始音量值是mute或者增益非常小導(dǎo)致聽(tīng)不到聲音。另外在A(yíng)DC和DAC部分有可能會(huì)選擇輸入、輸出是左右聲道的選擇

25、也要注意。所以在配置過(guò)程中要注意由snd_soc_add_controls函數(shù)添加到list的control命令了。對(duì)于WM8900的播放音樂(lè)通路，還需要設(shè)置：numid=26,iface=MIXER,name=DigitalPlaybackVolume所以綜上所述，配置WM8900播放音樂(lè)通路pcm.AndroidPlayback_Speaker_normal如下：pcm.AndroidPlayback_Headset_normaltypehooksslave.pcmtypehwcard0device0#Mustbeoftypedigitalaudioplaybackhooks.0typec

26、tl_elemshook_args14)nameRightDACSourcevalueRight)(nameLINEOUT2LPvalueEnabled)(nameLeftOutputMixerDACLSwitchvalueon)(nameRightOutputMixerDACRSwitchvalueon)(nameDigitalPlaybackVolumevalue.085value.185)15muxvolume值等;對(duì)路選擇、#alsa_amixer-help16Usage:amixercommandAvailableoptions:-h,-helpthishelp-c,-cardNse

27、lectthecard-D,-deviceNselectthedevice,defaultdefault-d,-debugdebugmode-n,-nocheckdonotperformrangechecking-v,-versionprintversionofthisprogram-q,-quietbequiet-i,-inactiveshowalsoinactivecontrols-a,-abstractLselectabstractionlevel(noneorbasic)-s,-stdinReadandexecutecommandsfromstdinsequentiallyscontr

28、olsshowallmixersimplecontrolsscontentsshowcontentsofallmixersimplecontrolscommand)ssetsIDPsetcontentsforonemixersimplecontrolsgetsIDgetcontentsforonemixersimplecontrolcontrolsshowallcontrolsforgivencardcontentsshowcontentsofallcontrolsforgivencardcsetcIDPsetcontrolcontentsforonecontrolcgetcIDgetcont

29、rolcontentsforonecontrolAvailablecommands:(default由于在配置wm8900過(guò)程中我只用到了alsa_amixercontrols、alsa_amixeralsa_amixercset、alsa_amixercget,所以下面我就介紹一下這四個(gè)命令的使用，另1外也順便提下alsa_alsactl。2.5.1 、alsa_amixercontrols:使用alsa_amixercontrols可以列出當(dāng)前alsa里面添加的controls的簡(jiǎn)單信息。如（具體可以看alsa_amixercontrols.txt）:numid=59,iface=MIXER,name=LINEOUT2LP每個(gè)controls對(duì)應(yīng)一個(gè)numid,至于numid的排序應(yīng)該和添加的時(shí)候有關(guān)系吧。2.5.2 、alsa_amixer通過(guò)alsa_amixer命令，會(huì)列出，所有controls對(duì)應(yīng)的詳細(xì)信息。例1（具體可以看alsa_amixer.txt）:SimplemixercontrolLINEOUT2LP,0Capabilities:enumI